特定的導(dǎo)通電阻(RSP)應(yīng)該較小,來(lái)減少導(dǎo)通損耗。器件到器件的RDSON變化應(yīng)該較小,這有兩個(gè)目的:在逆變器輸出端的DC分量較少,且該RDSON可以用于電流檢測(cè)來(lái)控制異常狀況(主要在低壓逆變器中);對(duì)于相同的RDSON,低RSP可以減少晶圓尺寸,從而降。
當(dāng)晶圓尺寸減小時(shí),可以使用非箝位感應(yīng)開(kāi)關(guān)(UIS)。應(yīng)該采用良好的UIS來(lái)設(shè)計(jì)MOSFET單元結(jié)構(gòu),且不能有太多的讓步。通常,對(duì)于相同的晶圓尺寸,相比平面MOSFET,現(xiàn)代溝槽MOSFET具有良好的UIS。薄晶圓減小了熱阻(RthJC),在這種情況下,較低的品質(zhì)因數(shù)(FOM)可以表示為RSP×RthJC/UIS。3.良好的工作區(qū)(SOA)和較低的跨導(dǎo)。
會(huì)有少量柵漏電容(CGD)(米勒電荷),但CGD/CGS比須低。適度高的CGD可以幫助減少EMI。低的CGD增加了dv/dt,并因此增加了EMI。低CGD/CGS比降低了擊穿的可能性。這些逆變器不在高頻下工作,因而允許柵R有少許增加。因?yàn)檫@些逆變器工作在中等頻率上,所以可以允許有稍高的CGD和CGS。
即使在該應(yīng)用中工作頻率已較低,但降低COSS有助于減少開(kāi)關(guān)損耗。同時(shí)也允許稍微COSS。
開(kāi)關(guān)期間的COSS和CGD突變會(huì)引起柵振蕩和較高過(guò)沖,長(zhǎng)時(shí)間后將有可能損壞柵。這種情況下,高源漏dv/dt會(huì)成為問(wèn)題。
高柵閾值電壓(VTH)可以實(shí)現(xiàn)更好的噪性和更好的MOSFET并聯(lián)。VTH應(yīng)該過(guò)3V。
體二管恢復(fù):需要具有低反向恢復(fù)電荷(QRR)和低反向恢復(fù)時(shí)間(tRR)的更軟、更快的體二級(jí)管。同時(shí),軟度因子S(Tb/Ta)應(yīng)大于1。這將減小體二管恢復(fù)dv/dt及逆變器直通的可能性。活躍的體二管會(huì)引起擊穿和高壓?jiǎn)栴}。
在某些情況下,需要高(IDM)脈沖漏電流能力來(lái)提供高(ISC)短路電流擾度、高輸出濾波器充電電流和高電機(jī)起動(dòng)電流。
通過(guò)控制MOSFET的開(kāi)通和關(guān)斷、dv/dt和di/dt,可控制EMI。
通過(guò)在晶圓上使用更多的絲焊來(lái)減少共源電感。
在快速體二管MOSFET中,體二管的電荷生命周期縮短,因而使得tRR和QRR減小,這導(dǎo)致帶體二管的MOSFET與外延二管相似。該特性使得該MOSFET成為針對(duì)各種不同應(yīng)用的高頻逆變器(包括太陽(yáng)能逆變器)的選擇。至于逆變器橋臂,二管由于無(wú)功電流而被迫正向?qū)ǎ@使得它的特性更為重要。常規(guī)MOSFET體二管通常具有長(zhǎng)反向恢復(fù)時(shí)間和高QRR。如果在負(fù)載電流從二管向逆變器橋臂的互補(bǔ)MOSFET轉(zhuǎn)換的過(guò)程中,體二管被迫正向?qū)耍敲丛?/span>tRR的整個(gè)時(shí)間段,電源將被抽走很大的電流。這增加了MOSFET中的功率耗散,且降低了效率。而效率是重要的,尤其是對(duì)于太陽(yáng)能逆變器而言。
活躍體二管還會(huì)引入瞬時(shí)直通狀況,例如,當(dāng)其在高dv/dt下恢復(fù),米勒電容中的位移電流能夠?qū)懦潆姷?/span>VTH以上,同時(shí)互補(bǔ)MOSFET會(huì)試圖導(dǎo)通。這可能引起總線電壓的瞬時(shí)短路,增加功率耗散并導(dǎo)致MOSFET失效。為避免此現(xiàn)象,可連接外部的SiC或常規(guī)硅二管與MOSFET反向并聯(lián)。因?yàn)?/span>MOSFET體二管的正向電壓較低,肖特基二管須與MOSFET串聯(lián)連接。另外,還須在MOSFET與肖特基二管組合的兩端跨接反并聯(lián)SiC。當(dāng)MOSFET反偏時(shí),外部SiC二管導(dǎo)通,并且串接的肖特基二管不允許MOSFET體二管導(dǎo)通。這種方案在太陽(yáng)能逆變器中已經(jīng)變得普及,可以效率,但卻增加了成本。
飛兆半導(dǎo)體采用FRFET的UniFET II MOSFET器件是一種高壓MOSFET技術(shù)功率器件,適合以上所列應(yīng)用。與UniFET MOSFET相比,由于RSP減小,UniFET II器件的晶圓尺寸也減小,這有助于改進(jìn)體二管恢復(fù)特性。這種器件目前有兩個(gè)版本:具有較好體二管的F型FRFET器件,和具有市場(chǎng)上QRR和tRR的U型Ultra FRFET MOSFET。Ultra FRFET型可以省去逆變器橋臂中的SiC和肖特基二管,同時(shí)相同的效率并降。在這種情況下,QRR已經(jīng)從3100nC減少到260nC,并且二管開(kāi)關(guān)損耗也顯著降低。